WinSocktAPI封装


   

   MFC提供了两个类CAsyncSocket和CSocket来封装WinSock API,这给程序员提供了一个更简单的网络编程接口。

CAsyncSocket在较低层次上封装了WinSock API,缺省情况下,使用该类创建的socket是非阻塞的socket,所有操作都会立即返回,如果没有得到结果,返回WSAEWOULDBLOCK,表示是一个阻塞操作。

CSocket建立在CAsyncSocket的基础上,是CAsyncSocket的派生类。也就是缺省情况下使用该类创建的socket是非阻塞的socket,但是CSocket的网络I/O是阻塞的,它在完成任务之后才返回。CSocket的阻塞不是建立在“阻塞”socket的基础上,而是在“非阻塞”socket上实现的阻塞操作,在阻塞期间,CSocket实现了本线程的消息循环,因此,虽然是阻塞操作,但是并不影响消息循环,即用户仍然可以和程序交互。


CAsyncSocket

CAsyncSocket封装了低层的WinSock API,其成员变量m_hSocket保存其对应的socket句柄。使用CAsyncSocket的方法如下:

首先,在堆或者栈中构造一个CAsyncSocket对象,例如:

CAsyncSocket sock;或者

CAsyncSocket *pSock = new CAsyncSocket;

其次,调用Create创建socket,例如:

使用缺省参数创建一个面向连接的socket

sock.Create()

指定参数参数创建一个使用数据报的socket,本地端口为30

pSocket.Create(30, SOCK_DGRM);

其三,如果是客户程序,使用Connect连接到远地;如果是服务程序,使用Listen监听远地的连接请求。

其四,使用成员函数进行网络I/O。

最后,销毁CAsyncSocket,析构函数调用Close成员函数关闭socket。


下面,分析CAsyncSocket的几个函数,从中可以看到它是如何封装低层的WinSock API,简化有关操作的;还可以看到它是如何实现非阻塞的socket和非阻塞操作。


socket对象的创建和捆绑

(1)Create函数

首先,讨论Create函数,分析socket句柄如何被创建并和CAsyncSocket对象关联。Create的实现如下:

BOOL CAsyncSocket::Create(UINT nSocketPort, int nSocketType,

long lEvent, LPCTSTR lpszSocketAddress)

{

if (Socket(nSocketType, lEvent))

{

if (Bind(nSocketPort,lpszSocketAddress))

return TRUE;

int nResult = GetLastError();

Close();

WSASetLastError(nResult);

}

return FALSE;

}

其中:

参数1表示本socket的端口,缺省是0,如果要创建数据报的socket,则必须指定一个端口号。

参数2表示本socket的类型,缺省是SOCK_STREAM,表示面向连接类型。

参数3是屏蔽位,表示希望对本socket监测的事件,缺省是FD_READ | FD_WRITE | FD_OOB | FD_ACCEPT | FD_CONNECT | FD_CLOSE。

参数4表示本socket的IP地址字符串,缺省是NULL。

Create调用Socket函数创建一个socket,并把它捆绑在this所指对象上,监测指定的网络事件。参数2和3被传递给Socket函数,如果希望创建数据报的socket,不要使用缺省参数,指定参数2是SOCK_DGRM。

如果上一步骤成功,则调用bind给新的socket分配端口和IP地址。

(2)Socket函数

接着,分析Socket函数,其实现如下:

BOOL CAsyncSocket::Socket(int nSocketType, long lEvent,

int nProtocolType, int nAddressFormat)

{

ASSERT(m_hSocket == INVALID_SOCKET);


m_hSocket = socket(nAddressFormat,nSocketType,nProtocolType);

if (m_hSocket != INVALID_SOCKET)

{

CAsyncSocket::AttachHandle(m_hSocket, this, FALSE);

return AsyncSelect(lEvent);

}

return FALSE;

}

其中:

参数1表示Socket类型,缺省值是SOCK_STREAM。

参数2表示希望监测的网络事件,缺省值同Create,指定了全部事件。

参数3表示使用的协议,缺省是0。实际上,SOCK_STREAM类型的socket使用TCP协议,SOCK_DGRM的socket则使用UDP协议。

参数4表示地址族(地址格式),缺省值是PF_INET(等同于AF_INET)。对于TCP/IP来说,协议族和地址族是同值的。

在socket没有被创建之前,成员变量m_hSocket是一个无效的socket句柄。Socket函数把协议族、socket类型、使用的协议等信息传递给WinSock API函数socket,创建一个socket。如果创建成功,则把它捆绑在this所指对象。

(3)捆绑(Attatch)

捆绑过程类似于其他Windows对象,将在模块线程状态的WinSock映射中添加一对新的映射:this所指对象和新创建的socket对象的映射。

另外,如果本模块线程状态的“socket窗口”没有创建,则创建一个,该窗口在异步操作时用来接收WinSock的通知消息,窗口句柄保存到模块线程状态的m_hSocketWindow变量中。函数AsyncSelect将指定该窗口为网络事件消息的接收窗口。

函数AttachHandle的实现在此不列举了。

(4)指定要监测的网络事件

在捆绑完成之后,调用AsyncSelect指定新创建的socket将监测的网络事件。AsyncSelect实现如下:

BOOL CAsyncSocket::AsyncSelect(long lEvent)

{

ASSERT(m_hSocket != INVALID_SOCKET);


_AFX_SOCK_THREAD_STATE* pState = _afxSockThreadState;

ASSERT(pState->m_hSocketWindow != NULL);


return WSAAsyncSelect(m_hSocket, pState->m_hSocketWindow,

WM_SOCKET_NOTIFY, lEvent) != SOCKET_ERROR;

}

函数参数lEvent表示希望监视的网络事件。

_ afxSockThreadState得到的是当前的模块线程状态,m_ hSocketWindow是本模块在当前线程的“socket窗口”,指定监视m_hSocket的网络事件,如指定事件发生,给窗口m_hSocketWindow发送WM_SOCKET_NOTIFY消息。

被指定的网络事件对应的网络I/O将是异步操作,是非阻塞操作。例如:指定FR_READ导致Receive是一个异步操作,如果不能立即读到数据,则返回一个错误WSAEWOULDBLOCK。在数据到达之后,WinSock通知窗口m_hSocketWindow,导致OnReceive被调用。

指定FR_WRITE导致Send是一个异步操作,即使数据没有送出也返回一个错误WSAEWOULDBLOCK。在数据可以发送之后,WinSock通知窗口m_hSocketWindow,导致OnSend被调用。

指定FR_CONNECT导致Connect是一个异步操作,还没有连接上就返回错误信息WSAEWOULDBLOCK,在连接完成之后,WinSock通知窗口m_hSocketWindow,导致OnConnect被调用。

对于其他网络事件,就不一一解释了。

所以,使用CAsyncSocket时,如果使用Create缺省创建socket,则所有网络I/O都是异步操作,进行有关网络I/O时则必须覆盖以下的相关函数:

OnAccept、OnClose、OnConnect、OnOutOfBandData、OnReceive、OnSend。

(5)Bind函数

经过上述过程,socket创建完毕,下面,调用Bind函数给m_hSocket指定本地端口和IP地址。Bind的实现如下:

BOOL CAsyncSocket::Bind(UINT nSocketPort, LPCTSTR lpszSocketAddress)

{

USES_CONVERSION;


//使用WinSock的地址结构构造地址信息

SOCKADDR_IN sockAddr;

memset(&sockAddr,0,sizeof(sockAddr));


//得到地址参数的值

LPSTR lpszAscii = T2A((LPTSTR)lpszSocketAddress);

//指定是Internet地址类型

sockAddr.sin_family = AF_INET;


if (lpszAscii == NULL)

//没有指定地址,则自动得到一个本地IP地址

//把32比特的数据从主机字节序转换成网络字节序

sockAddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

else

{

//得到地址

DWORD lResult = inet_addr(lpszAscii);

if (lResult == INADDR_NONE)

{

WSASetLastError(WSAEINVAL);

return FALSE;

}

sockAddr.sin_addr.s_addr = lResult;

}


//如果端口为0,则WinSock分配一个端口(1024—5000)

//把16比特的数据从主机字节序转换成网络字节序

sockAddr.sin_port = htons((u_short)nSocketPort);


//Bind调用WinSock API函数bind

return Bind((SOCKADDR*)&sockAddr, sizeof(sockAddr));

}

其中:函数参数1指定了端口;参数2指定了一个包含本地地址的字符串,缺省是NULL。

函数Bind首先使用结构SOCKADDR_IN构造地址信息。该结构的域sin_family表示地址格式(TCP/IP同协议族),赋值为AF_INET(Internet地址格式);域sin_port表示端口,如果参数1为0,则WinSock分配一个端口给它,范围在1024和5000之间;域sin_addr是表示地址信息,它是一个联合体,其中s_addr表示如下形式的字符串,“28.56.22.8”。如果参数没有指定地址,则WinSock自动地得到本地IP地址(如果有几个网卡,则使用其中一个的地址)。

(6)总结Create的过程

首先,调用socket函数创建一个socket;然后把创建的socket对象映射到CAsyncSocket对象(捆绑在一起),指定本socket要通知的网络事件,并创建一个“socket窗口”来接收网络事件消息,最后,指定socket的本地信息。

下一步,是使用成员函数Connect连接远地主机,配置socket的远地信息。函数Connect类似于Bind,把指定的远地地址转换成SOCKADDR_IN对象表示的地址信息(包括网络字节序的转换),然后调用WinSock函数Connect连接远地主机,配置socket的远地端口和远地IP地址。

   

自定义分类:
编程
 
贡献者:
itisac
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